数据库封锁技术演示

封锁技术
6. 活锁和死锁
死锁预防方法：用一些措施来避免死锁的发生 (1)一次封锁法：每个事务提前将所需的数据全部加锁。 (2)顺序封锁法：预先规定一个封锁顺序，所有事务必须按 此顺序对数据进行封锁。 例如在例1中，若T1、T2都以R1R2的顺序申请封锁， T1 T2 则不会发生死锁。
Xlock R1 Xlock R2 Unlock R1
封锁技术
1. 锁的类型和作用
封锁的种类和作用：
排它锁：又称写锁、X锁 共享锁：又称读锁、S锁
若事务T对数据A加上X锁，则其它事务不能取 得A的任何封锁(也就不能对A进行任何操作)， 直到T释放A上的X锁。
事务T 事务U
Xlock A 更新A Unlock A A
S
Slock A Waiting… 获得S锁 读A
封锁技术
1. 锁的类型和作用
封锁的种类和作用：
排它锁：又称写锁、X锁 共享锁：又称读锁、S锁
若事务T对数据A加上S锁，则其它事务只能取 得A的S锁(即可以读A)，不能取得X锁，直到T 释放A上的S锁。
事务T 事务U
Slock A 读A Unlock A A
S S
Slock A 读A Xlock A 要将S锁升级为X锁 Waiting…
事务2
事务1
t1: Slock B 读B Unlock B Xlock A t3: AB+1 写A Unlock A
事务2
t2: Slock A 等待…
t2: Slock A 等待…
t4: 取得A的S锁 读A Xlock B B=A+1 写B Unlock B Unlock A
t3: 取得A的S锁 读A Unlock A Xlock B B=A+1 写B Unlock B
X
只要在锁释放之前有高优先级的事务申请锁，低优先级的事 务将得不到锁，当事务繁忙时可能永远得不到锁活锁。
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6. 活锁和死锁
锁的使用可以保证并发操作的一致性，但是也会引起两个 新问题：活锁和死锁。 (1)活锁：先看一个例子：多个事务按优先级获取锁 避免活锁的方法： 1)先来先服务: 按申请的先后顺序分配锁。 2)动态优先级: 事务等待的时间越长，其优先级越高。
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6. 活锁和死锁
锁的使用可以保证并发操作的一致性，但是也会引起两个 新问题：活锁和死锁。 (1)活锁：先看一个例子：多个事务按优先级获取锁 (2)死锁： 先看两个例子。例1： R1 T1 T2 R2 封锁 R1 申请 狭路相逢 T1 申请 R2 T2 封锁 等待T2释放R2
T1
等待T1释放R1 事务等待图
能释放任何已取得的封锁。 收缩阶段(释放封锁阶段)：事务可以释放封锁，但不 能申请新的封锁。 可以证明： 若所有事务均遵守两段封锁协议，则这些事务的所有调 度都是可串行化的； 但是调度的可串行化并不要求所有事务都必须遵守两段 封锁协议。 例如：
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5. 两段封锁协议
事务1
t1: Slock B 读B Xlock A t3: AB+1 写A Unlock B Unlock A
T1: Slock A…Slock B…Xlock C …… Unlock B…Unlock A…Unlock C T2: Slock A…Unlock A…Slock B……Xlock C…Unlock C…Unlock B
T1遵守两段封锁协议
T2不遵守两段封锁协议
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5. 两段封锁协议
内容：每个事务都分成两个阶段： 扩展阶段(申请封锁阶段)：事务可以申请封锁，但不
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6. 活锁和死锁
死锁预防方法：用一些措施来避免死锁的发生 (1)一次封锁法：每个事务提前将所需的数据全部加锁。 如T1一次将R1、R2都加锁，故T1执行完T2才能加锁。 优点：可避免死锁的发生； 缺点：1）提前封锁需要访问的所有数据，扩大了封锁的 时间范围，降低系统的并发度； 2）封锁所有可能需要访问的数据，扩大了封锁的 空间范围，进一步降低系统的并发度。
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1. 锁的类型和作用
封锁的种类和作用：
排它锁：又称写锁、X锁 共享锁：又称读锁、S锁
若事务T对数据A加上S锁，则其它事务只能取 得A的S锁(即可以读A)，不能取得X锁，直到T 释放A上的S锁。
事务T 事务U
Slock A 读A Unlock A A
X
Slock A 读A Xlock A 要将S锁升级为X锁 Waiting… 获得X锁
封锁技术
6. 活锁和死锁
锁的使用可以保证并发操作的一致性，但是也会引起两个 新问题：活锁和死锁。 (1)活锁：先看一个例子：多个事务按优先级获取锁
T1 T2(优先级最低) Xlock R 等待 T3 T4 Xlock R Unlock R X
Xlock R 等待 获得锁 Unlock R
X
Xlock R 等待 获得锁
如何决定封锁粒度：封锁粒度越大，系统中被封锁
的对象总数就越少，层次就越高，并发度越小，系统 的开销也越小；反之，系统中被封锁的对象总数就越 多，层次就越低，并发度越高，系统的开销也越大；
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4. 封锁协议
封锁的种类和作用
封锁的相容矩阵 封锁的粒度 封锁协议：封锁规则的集合，约定： 何时申请X锁和S锁 持锁时间
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1. 锁的类型和作用
封锁的种类和作用：
排它锁：又称写锁、X锁 共享锁：又称读锁、S锁
若事务T对数据A加上S锁，则其它事务只能取 得A的S锁(即可以读A)，不能取得X锁，直到T 释放A上的S锁。
事务T 事务U
Slock A 读A Unlock A A
S
Slock A 读A Xlock A 要将S锁升级为X锁 Waiting… 获得X锁
T2
事务资源图 T1和T2都不能继续，这就是死锁。
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6. 活锁和死锁
R1 锁的使用可以保证并发操作的一致性，但是也会引起两个 三叉路口 T1 新问题：活锁和死锁。 (1)活锁：先看一个例子：多个事务按优先级获取锁 (2)死锁： 先看两个例子。例2： 申请 等待T2 封锁 R1 T2 释放R2 T2 封锁 等待T1 释放R1 T1 R2 T3 T1 T3 申请 R3 等待T3释放R3 申请 封锁 事务等待图 事务资源图
T1、T2、T3都不能继续，发生死锁。
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6. 活锁和死锁
锁的使用可以保证并发操作的一致性，但是也会引起两个 新问题：活锁和死锁。 (1)活锁：先看一个例子：多个事务按优先级获取锁 (2)死锁的定义： 两个或两个以上的事务处于等待状态，每个事务都在等 待其中另一个事务释放封锁，它才能继续，结果所有事务都 不能继续，这种现象称为死锁。 (3)死锁的解决方法： 1) 死锁预防：用一些措施来避免死锁的发生 2) 死锁诊断与解除：允许死锁发生，定期检测是否发生 了死锁，若是则解除之
何时释放锁
目的在于保证调度的正确性。 目前有： 1）三级封锁协议：在不同层度上解决丢失修 改、不可重复读、读“脏”数据问题（略） ；
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5. 两段封锁协议
内容：每个事务都分成两个阶段： 扩展阶段(申请封锁阶段)：事务可以申请封锁，但不
能释放任何已取得的封锁。 收缩阶段(释放封锁阶段)：事务可以释放封锁，但不 能申请新的封锁。 例如：
Xlock R1
等待… 获得R1的锁 Xlock R2 等待… 获得R2的锁
Unlock R2
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6. 活锁和死锁
死锁预防方法：用一些措施来避免死锁的发生 (1)一次封锁法：每个事务提前将所需的数据全部加锁。 (2)顺序封锁法：预先规定一个封锁顺序，所有事务必须按 此顺序对数据进行封锁。 优点：可避免死锁的发生； 缺点：数据库对象很多，并且经常更新，很难预先确定 所有的访问对象。 死锁诊断与解除方法： (1)死锁诊断：检查事务等待图，若存在回路，则发生死锁 (2)死锁解除：撤销代价最小的事务，释放它持有的锁。
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2. 封锁的相容矩阵
封锁的种类和作用
封锁的相容矩阵：
T1持有 T2请求 X S
X
N N
S
N Y
—
Y Y
—
Y
Y
Y
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3. 封锁的粒度
封锁的种类和作用
封锁的相容矩阵 封锁的粒度：封锁对象的大小。
封锁对象：数据库、表、元组、列、索引项、索引，
也可以是数据存放的物理单元：页、块等。
封锁技术
1. 锁的类型和作用
封锁的种类和作用：
排它锁：又称写锁、X锁 共享锁：又称读锁、S锁
若事务T对数据A加上X锁，则其它事务不能取 得A的任何封锁(也就不能对A进行任何操作)， 直到T释放A上的X锁。
事务T 事务U
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X
Slock A Waiting…